La vie
est apparue dans les eaux chaudes et sulfureuses, près de grandes failles
volcaniques marines, il y a 4 milliards d’années. Puis, (et on ne l’explique
pas encore) il y a 3,8 milliards d’années, une molécule émerge et tire son
énergie directement du Soleil.
La
photosynthèse permet chaque année la conversion de 200 milliards de tonnes de
dioxyde de carbone (10% du carbone atmosphérique) en biomasse. On la retrouve
chez les plantes vertes (végétaux chlorophylliens), les algues, et les cyanobactéries* vivant dans les océans.
Elle est
le seul mécanisme physiologique capable d’assurer le renouvellement de
l’oxygène.
On
observe une végétation épaisse dans les régions chaudes et humides, qui se
dégarnit sur les pôles. Elle se dégarnit en hiver et se développe en été. On
peut en conclure que l’activité de la photosynthèse est liée à la présence
d’eau, de lumière et de chaleur.
Cette
végétation ne s’étend pas uniformément sur la surface du globe : c’est un
« patchwork » formé par les formes marines et terrestres suivant la
découpe des continents, et qui présente une grande hétérogénéité du Nord au Sud
(végétation arctique, forêt boréale, toundra, zone de forêt et steppe tempérée).
Forêt
boréale
La zone
tempérée est celle où l’homme, agriculteur et industriel, a le plus modifié la
structure naturelle de la biosphère végétale en défrichant, labourant,
ensemençant, …
La forêt Amazonienne (végétation tropicale/forêt pluviale) est la région la plus productive du globe. Elle a été la moins perturbée par la présence de l’homme (jusqu’à nos jours) du fait de sa population peu industrialisée.
Forêt
amazonienne
Les êtres
photosynthétiques occupent l’espace jusqu’à
Mais il
ne faut pas oublier les mers et océans, qui contiennent la plus grande
proportion de la masse photosynthétique. En effet, la quantité d’eau n’y fait pas
défaut. On commence à peine à les explorer à notre époque. Cette masse
photosynthétique est composée d’algues et de micro-organismes (cyanobactéries),
qui réalisent plus des deux tiers de la fixation photosynthétique terrestre. On
pourra noter que
Outre la
production de dioxygène, les végétaux chlorophylliens constituent le maillon
fondamental de la production de matière organique. Ils peuvent prélever de
l’eau, des sels minéraux, du dioxyde de carbone dans le milieu extérieur et les
transformer en matière organique en utilisant l’énergie lumineuse. Cette
capacité porte le nom d’autotrophie*. Les
végétaux chlorophylliens sont ainsi qualifiés de producteurs
primaires*.
Quel que
soit l’écosystème* étudié (forêt, prairie,
étang, océan, …), les relations entre les différents êtres vivants sont régies
par des règles complexes : ce sont les relations trophiques. Elles sont
couramment représentées sous forme de chaînes
alimentaires*.
Comme la
plupart des organismes disposent de plusieurs sources de nourriture, et
constituent eux-mêmes une source pour des organismes différents, on peut
comprendre que les chaînes alimentaires sont ramifiées et interconnectées de
façon complexe pour former un réseau trophique*.
Les
organismes photosynthétiques constituent donc le premier maillon de toute
chaîne alimentaire. En effet, les organismes hétérotrophes*
ne peuvent se nourrir que de matière organique, que les organismes autotrophes
synthétisent à l’aide de la photosynthèse. La matière organique végétale ainsi
produite est consommée de façon directe pour les végétariens et indirecte pour
les carnivores. Les consommateurs utilisent donc plus ou moins directement la
matière organique végétale afin de fabriquer leur propre matière
organique : ce sont donc des producteurs
secondaires* de matière organique.
Après
leur mort, tous les êtres vivants sont soumis à un processus de décomposition.
Lors de cette décomposition, la matière organique morte est transformée par un
ensemble d’êtres vivants de nature variée : les décomposeurs. La
décomposition de matière organique morte est une oxydation qui libère du
dioxyde de carbone dans le milieu extérieur. Un écosystème est dit « à
l’équilibre » lorsque il est à la fois producteur et
consommateur/décomposeur de cette même matière organique. La matière organique
oxydée lors de la décomposition sera remplacée par la matière produite à partir
du dioxyde de carbone par les végétaux lors de la photosynthèse. On assiste dans ce cas à un cycle amorcé et terminé
par cette photosynthèse.
L’élément
carbone se trouve dans tous les milieux, aérien comme aquatique. Il peut se
présenter sous différentes formes comme le dioxyde de carbone (CO2) dans
l’atmosphère ou l’ion hydrogénocarbonate (HCO3-) dans l’eau. Dans la nature, le
carbone se trouve toujours présent à l’état oxydé. En revanche, le carbone
utilisé par les producteurs primaires se retrouve à l’état réduit dans leur
organisme.
Dans un écosystème « à l’équilibre », le carbone est continuellement recyclé : les producteurs primaires soustraient le dioxyde de carbone de l’atmosphère pour créer leur matière organique. En parallèle, les êtres vivants hétérotrophes utilisent cette matière organique pour libérer du dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Ce recyclage s’opérant à l’échelle de la planète, on le nomme cycle biogéochimique du carbone.